CC BY
31
©Коллектив авторов, 2007 УДК 557.4:618.32:612.014.463 (045)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ГОНАДО -И ЭМБРИОТРОПНОСТИ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ Г. СТАВРОПОЛЯ
А.Б. Ходжаян, Г.И. Болдырева, Н.Н. Федоренко,
Л.А. Краснова, М.Г. Гевандова
Ставропольская государственная медицинская академия
В условиях резкого изменения экологической ситуации охрана здоровья людей, их экологическая безопасность являются приоритетными направлениями научных исследований. Повсеместно регистрируемые в развитых странах мира изменения структуры, динамики и характера патологии человека обусловливаются не столько географическими и климатическими природно-очаговыми особенностями, сколько глобальными техногенными преобразованиями, вызывающими загрязнение окружающей среды [1,5].
Экологическая ситуация г. Ставрополя характеризуется присутствием в среде обитания жителей тяжелых металлов, которые по степени токсичности занимают второе место среди химических токсикантов.
Спектр воздействия на организм человека данных токсикантов достаточно широк. При этом изменяется патоморфоз многих заболеваний, что отражается на их клинических особенностях, нарушаются иммунные механизмы, психическое и физическое здоровье [3,5,9,].
Характерной особенностью большинства химических соединений является их отрицательное влияние на воспроизводящие структуры и здоровье потомства
[2,4,6,7,8,10], что и определило цель настоящего исследования - изучение физического развития потомства самок, подвергавшихся суммарному воздействию солей тяжелых металлов в условиях экспериментального моделирования экологической ситуации г. Ставрополя.
Материал и методы. Экспериментальная работа проводилась на белых беспородных крысах (самцах и самках), которые были поделены на четыре равные по количеству животных (12) группы. Животные каждой группы были равноценными по следующим основным показателям: полу, массе, длине тела и хвоста.
До начала эксперимента самки выдерживались в течение двух недель на карантине (для их стабилизации и исключения неконтролируемых беременностей).
Перед затравкой животные взвешивались и измерялись, оценивалось их общее состояние: шерстный покров, слизистые оболочки, двигательная активность, отношение к корму.
Смесь тяжёлых металлов вводилась внутрибрю-шинно, первой группе животных в течение 10 дней, второй - трёх месяцев, третьей - шести месяцев, четвертой группе - в течение беременности.
Маточные растворы солей тяжёлых металлов и
Таблица 1
Плодовитость самок белых беспородных крыс, подвергавшихся воздействию смеси солей тяжелых металлов
Затравка I группа (10 дней) II группа (3 месяца) III группа (6 месяцев) IV группа (во время беременности)
опыт контроль опыт контроль опыт контроль опыт контроль
Количество крысят в помете 7,66±2,19 9,0 ±1,42 5,58 ±2,07** 7,5 ±2,16 5,67 ±2,81** 8,33 ±2,33 5,83 ±1,8* 8,66 ±1,63
* Р<0,001; ** Р<0,05 по сравнению с контролем.
Таблица 2
Зависимость некоторых параметров физического развития потомства самок белых беспородных крыс от длительности воздействия модельной смеси солей тяжелых металлов
Сроки (сутки) Длительность введения
I группа (10 дней) II группа (3 месяца) III группа (6 месяцев) IV группа (во время беременности)
опыт контроль опыт контроль опыт контроль опыт контроль
Масса тела (г)
1 4,7±0,39 5,01±0,58 4,68±0,9* 5,28±0,5 3,75±0,129** 5,15±0,1 3,04±0,012* 5,43±0,01
30 45,42±5,4 49,28±4,02 44,91±4,9 50,6±2,3 35,22±0,206* 50,15±0,129 33,74±0,012* 51,47±0,01
60 74,87±10,3 86,33±8,2 74,66±8,7 88,33±5,6 60,2±0,141* 91,05±0,822 61,73±0,01* 90,96±0,012
Длина тела (мм)
1 50,4±0,03 51,1±0,04 49,09±1,44*** 52,66±1,63 47,21±0,017* 53,23±0,173 46,25±0,21** 52,83±0,01
30 116,2±0,12 117,4±0,129 95,4±2,36* 115±2,28 94,82±0,008** 109,06±0,005 92,87±0,1* 111,02±0,012
60 161,9±0,095 163,6±0,081 156±2,74 163,5±3,27 149,48±0,005* 164,86±0,005 145,34±0,012* 166,43±0,02
Длина хвоста (мм)
1 19,59±1,13** 21,58±0,77 19,5±0,18*** 21,66±0,8 17,91±0,13* 22,05±0,005 18,03±0,02* 21,97±0,01
30 87,62±2,5 92,93±3,2 81,37±1,06*** 87,16±1,16 78,97±0,014* 86,92±0,017 77,12±0,129* 87,02±0,04
60 130,05±2,8 135,7±0,74 126,07±0,01** 137±0,506 126,07±0,017* 138,24±0,021 129,73±0,01* 136,24±0,013
* Р < 0,001; ** Р< 0,01; *** Р < 0,05 по сравнению с контролем.
смеси готовили соответственно показателям их содержания в атмосферном воздухе г. Ставрополя. В качестве растворителя использовалась дистиллированная вода.
Параллельно опыту проводился контроль. Контрольным животным внутрибрюшинно вводилась дистиллированная вода.
По окончании срока введения к каждой группе самок для оплодотворения подсаживались самцы.
Гонадотоксический эффект модельной смеси тяжелых металлов оценивался по показателям плодовитости самок (количество крысят в помете на 1 самку) и по динамике физического развития потомства после родов: показателям массы тела, длины тела и хвоста, срокам открытия глазных щелей, прорезывания зубов, появления волосяного покрова в следующие сроки (точки фиксации) - в первые сутки жизни, через 30 и 60 дней.
Эмбриотоксичность модельной смеси тяжелых металлов определялась по вышеперечисленным показателям физического статуса крысят, рожденных от самок, подвергавшихся воздействию данных веществ в течение всей беременности.
Статистическая обработка полученных результатов проводилась с использованием критерия Стъюден-та.
Результаты и обсуждение. Плодовитость самок, подвергавшихся суммарному воздействию солей тяжелых металлов, представлена в таблице 1. Результаты экспериментальных исследований показали, что влияние на самок указанных полютантов в течение 10 дней не вызвало достоверного снижения плодовитости. При трехмесячном введении веществ количество крысят в помете значительно отличалось от контрольных цифр: в опытной группе на одну самку приходилось 5,6±2,07 крысят, в то время как у интактных самок данный по-
казатель соответствовал 7,5±2,16 (Р<0,05). При более длительной (6 месяцев) затравке животных было также выявлено достоверное снижение плодовитости по сравнению с данными показателем в контроле (5,7±2,81 в опыте, против 8,3±2,3 - у интактных самок).
Результаты динамического наблюдения за физическим развитием потомства экспериментальных животных отражены в таблицах 2 и 3.
Как следует из табл. 2, у потомства самок, которым вводилась полиметаллическая смесь в течение 10 дней, во всех точках фиксации масса, длина тела и хвоста не отличались от контроля, исключением был средний показатель длины хвоста в первые сутки после рождения (19,59±1,13 мм против 21,58±0,77 мм). С течением времени данное отличие нивелировалось.
Прорезывание зубов, появление волосяного покрова, открытие глаз у животных опытной группы наблюдались в те же сроки, что и у интактных животных (табл. 3).
Показатели массы тела у крысят, матери которых подвергались 3-х месячной экспозиции комплексом тяжёлых металлов, отличались от аналогичных в контроле во всех сроках фиксации, однако достоверное отличие наблюдалось только при рождении (4,68±0,9 г против 5,25±0,5 г в контроле). Статистически значимым было отставание в росте тела: на момент рождения рост составлял 49,09±1,44 мм, тогда как в контроле этот показатель был выше - 52,66±1,63 мм и через 30 дней после рождения он составил 95,4±2,36 мм против 115±2,28 мм в контроле. К концу второго месяца отличие показателей длины тела опытной группы от контрольной было недостоверным. Соответственно и длина хвоста у крысят данной группы в первые сутки и после 30 дней экспозиции ксенобиотиками отличалась от контрольных значений: через сутки она составила 19,5±0,18 мм, тогда как в контроле 21,66±0,8 мм,
а к 30 дню - 81,37±1,06 мм против 87,16±1,16 мм в контроле. По истечении двух месяцев жизни у данной группы животных имело место и отставание в сроках прорезывания зубов: оно наступало на 10-е сутки, в то время как в контроле - на 7-е. Отмечалось отставание в появлении волосяного покрова - на 10-е сутки (на 8-е
- в контроле) и в открытии глаз - на 15-е сутки в опытной группе (на 12-е - в контроле).
Все отличия статистически достоверны.
Воздействие ксенобиотиков в течение 6 месяцев на организм самок стало причиной появления более ослабленного потомства. По мере роста животных разница различий в анализируемых показателях была значительно выше, чем в предыдущих группах. Так, если
при рождении вес крысят опытной группы отличался от контрольной лишь на 2 грамма (Р<0,01), то через месяц он был ниже на 15 граммов (Р<0,001), а к концу второго месяца - на 30 (Р<0,001). Такая же тенденция выявилась и при анализе параметров длины тела и хвоста (табл. 2.)
Время прорезывания зубов, открытие глаз и появление волосяного покрова у данных животных по срокам было аналогично показателям, наблюдаемым при трехмесячной затравке самок.
Результаты изучения физического развития у животных, рожденных от самок, которым в течение всего срока беременности вводили модельную смесь тяжелых металлов (IV группа), отражены в таблицах 2, 3.
У новорожденных крысят масса тела составила 3,04±0,012 г против 5,43±0,01 г в контроле. Через месяц нарастание массы у этих животных по сравнению с интактными достоверно отставало более чем на 17 г, а через два месяца отставание было в два раза больше. Выраженность токсического действия также определяется и при анализе величин длины тела и хвоста: с течением времени разница в показателях резко возрастает. Так, через два месяца постнатального развития длина тела у животных опытной группы составила 145,34±0,012 мм, у животных контрольной - 166,43±0,2 мм (Р<0,001), длина хвоста в опыте была 129,73±0,01 мм, в контроле 136,24±0,01 мм (Р<0,001).
Развитие таких признаков, как прорезывание зубов
(табл. 3), появление волосяного покрова, открытие глаз у потомства самок, подвергавшихся затравке анализируемыми ксенобиотиками, практически во всех точках фиксации отставало более чем на два дня (Р<0,01).
Заключение. Анализ представленных данных свидетельствует о чувствительности гонад самок белых беспородных крыс к суммарному воздействию солей тяжелых металлов в концентрациях, эквивалентных их присутствию в атмосфере г. Ставрополя. Проникая в организм самок комплекс металлов уменьшает способность половой клетки к оплодотворению, что проявляется в снижении плодовитости и нарушении физического развития потомства. Степень выраженности гонадотоксического эффекта находилась в пря-
мой зависимости от длительности введения полиметаллической смеси.
Изучение физического развития потомства, рожденного от самок, которым вводилась смесь металлов в течение беременности, указало на способность по-лютантов проникать через фетоплацентарный барьер и оказывать отрицательный эффект на развитие эмбрионов.
Изучение чувствительности гонад клеток у высших организмов к воздействию различных химических факторов и, в частности, тяжелых металлов, имеет теоретический и практический интерес. С теоретической точки зрения важным представляется изучение способности гамет отвечать различными вариантами генетических повреждений на воздействие химических агентов, определение репаративных возможностей организма, а также изучение эволюционно сложившихся анатомо - физиологических систем защиты зародышевых клеток.
С практической точки зрения в области прикладного химического мутагенеза изучение этой области генетики весьма существенно как для выявления потенциальных мутагенов, так и для последующих рекомендаций медико - генетического характера людям репродуктивного возраста, находившимся в контакте с мутагенами, поскольку результаты экспериментальных исследований, полученных на млекопитающих, можно экстраполировать на человека.
Таблица 3
Сроки появления некоторых признаков у потомства, рожденного от самок белых беспородных крыс, подвергавшихся воздействию солей тяжелых металлов
Признак Длительность введения смеси тяжелых металлов
I группа (10 дней) II группа (3 месяца) III группа (6 месяцев) IV группа (во время беременности)
Время появления признака (дни)
опыт контроль опыт контроль опыт контроль опыт контроль
Прорезывание зубов 8±0,738 7,33±0,210 10,16±1,029* 7,5±0,223 10,05±1,08* 7,33±0,21 9,08±1,16** 7,33±0,21
Появление волосяного покрова 7,75±0,753 7,66±0,516 10,5±1,01* 8±0,894 10,42±1,16* 8,33±0,516 9,83±0,72* 7,66±0,52
Открытие глаз 13,08±0,792 12,666±0,516 15,25±0,866* 12,5±0,547 16,33±1,073* 12,66±0,516 15±0,85** 13±0,89
* P<0,01; * P<0,001 по сравнению с контролем.
Литература
1. Агаджанян, Н.А. Экология человека: современное состояние и перспективы развития /Н.А. Агаджанян // Вестник АМН РФ - 1999. - №8. - С. 4-14.
2. Айламазян, Э.К. Медико - экологические аспекты проблемы репродуктивного здоровья /Э.К. Айламазян, Т.В. Беляева, Е.Г Виноградова - М., 1998. - С. 26-28.
3. Бочков, Н.П. Мониторинг врожденных пороков развития / Н.П. Бочков, Е.А. Жученко, Е.А. Кирилова // Российский вестник перинатологии и педиатрии - 1996. - №2.
- С. 21-25.
4. Влияние уровня загрязнения территории проживания беременных на исход беременности /Л.В. Поисеева, Т.П. Васильева, Е.Г. Фадеева, Э.Н. Чиченова, С.В. Афенова //Вестник Российской ассоциации акушеров - гинекологов. - 1997. - №4. - С. 82-83.
5. Методические приемы оценки влияния загрязнения окружающей среды на заболеваемость населения /Д.З. Борхов, П.П. Петров, А.В. Кульмаханов, А.В. Новиков// Советское здравоохранение. - 1990. - №5. - С. 23-27.
6. Паранько, Н.М. Роль тяжелых металлов в возникновении репродуктивных нарушений / Н.М. Паранько, Э.Н. Белицкая, Т.Д. Землякова // Гигиена и санитария. - 2002.
- №1. - С.28-30.
7. Полянчикова, О.Л. Научное обоснование мероприятий по оптимизации системы охраны здоровья беременных женщин, проживающих в городских условиях / О.Л. Полянчикова // Автореф. дисс... канд. мед. наук.- М., 1999. - 21 с.
8. Радзинский, В.Е. особенности репродуктивного здоровья женщин в зоне экологической катастрофы. / В.Е. Радзинский, Д.Р, Орадвалиева // Вестник Российской ассоциации акушеров - гинекологов. - 1996. - №2. - С. 89- 91.
9. Содержание солей свинца и цинка в крови женщин при физиологическом и осложненном течении беременности / Т.П. Васильева, Е.Г. Фадеева, О.Л. Полянчикова, Н.А. Еремова. // Окружающая среда и здоровье человека: Сб. науч. тр. - Иваново, 1998. - С. 112-115.
10. Экология и репродуктивное здоровье женщины / В.И. Орлов, А.А. Кожин, О.В. Сивачалова, Б.М. Владимирский, А.А. Афонин. - Ростов - на - Дону, 2000. - 35 с.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ГОНАДО - И ЭМБРИОТРОПНОСТИ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ Г. СТАВРОПОЛЯ
А.Б. ХОДЖАЯН, Г.И. БОЛДЫРЕВА,
Н.Н. ФЕДОРЕНКО, Л.А. КРАСНОВА,
М.Г. ГЕВАНДОВА
Цель исследования - изучение физического развития потомства самок, подвергавшихся суммарному воздействию солей тяжелых металлов в условиях экспериментального моделирования экологической ситуации г. Ставрополя. Самкам и самцам белых беспородных крыс внутрибрюшинно вводили смесь солей тяжелых металлов: Ьй группе в течение десяти дней, П-й группе - трех месяцев, Ш-й группе - шести месяцев, ГУ-й группе животных - во время беременности. Контрольным животным в течение названных сроков вводилась дистиллированная вода. Комплекс металлов, проникая в органы самок, уменьшает способность половой клетки к оплодотворению, что проявляется в снижении плодовитости и нарушении физического развития потомства. Степень выраженности гонадотоксического эффекта находится в прямой зависимости от длительности введения полиметаллической смеси. Отмечена способность полютантов проникать через фетоплацентарный барьер и оказывать отрицательный эффект на развитие эмбриона при введении смеси солей тяжелых металлов самкам во время беременности.
Ключевые слова: тяжелые металлы, репродуктивная функция, гонадотоксичность, эмбриотоксичность, ксенобиотики, полютанты
EXPERIMENTAL ESTIMATION OF GONADO - AND EMBRYOTROPIC EFFECT OF HEAVY METALS SALTS IN STAvROPOL ECOLOGICAL IMPACT MODELLING
HODZHAJAN A.B., BOLDYREVA G.I.,
FEDORENKO N.N., KRASNOVA L.A.,
GEVANDOVA M.G.
The aim: studying of physical development of posterity of female rats exposed to the net effect of heavy metals salts under conditions of Stavropol environment simulation. White outbred rats (males and females) had undergone intraperitoneal introduc-ton of the mix of heavy metals salts: 1st group - within 10 days, 2nd group - within 3 months, 3rd group - within 6 months, 4th group of animals - during whole period of pregnancy. The control animals received the distilled water. The mix of metals was shown to reduce insemination ability of gametes resulting in the decrease of prolificacy and impairment of posterity physical development. The degree of gonadotoxicity directly depended on the duration of the exposure to the polymetallic mix. Exposure of female rats to heavy metals salts mix during pregnancy and pollutants’ ability to get through a fetoplacental barrier affected embryo development.
Key words: heavy metals, reproductive function, gonado-toxicity, embryotoxicity, xenobiotics, pollutants
